مدل سازی حرکت چرخ قطار به منظور جلوگیری از لغزش در هنگام ترمزگیری از منظر تئوری های کلاسیک و آنالیز المان محدود

آشکارسازی و جلوگیری از لغزش چرخ در دینامیک حرکت قطارها از اهمیت بسزایی برخوردار بوده است. در عین حال, عملکرد ماشین های ریلی وابسته به ناحیه بسیار کوچکی ست که چرخ و ریل با یکدیگر تماس دارند. این ناحیه پرتنش تقریبا ریشه تمامی تحقیقات در حوزه ماشین های ریلی-از عملکرد دینامیکی تا اصلاح زیربنا-بوده است. بنابراین درک بهتر مساله تماس بین چرخ و ریل جهت طراحی بهینه در حوزه حمل و نقل دیلی بسیار ضروری است. در این تحقیق سه مدل تماسی غیر بیضوی مورد ارزیابی و قیاس در مقابل یکدیگر از منظر ناحیه تماس, فشار وارده, توزیع پیشران و نیروهای خزشی قرار خواهند گرفت. در این میان مدل هایی از جمله جانسون و کالکر در این خصوص به خوبی توانسته اند رفتار چرخ و ریل را در ناحیه مورد نظر پیش بینی کنند. حال آنکه فرض اولیه تمامی این تئوری ها جسم نیمه بی نهایت بوده است که این فرضیه خطاهای بسیاری را در مساله وارد خواهد کرد مخصوصا زمانی که فلانج تیر به گوشه ریل برخورد نماید. همچنین لازم به ذکر است که تئوری های مذکور در هنگام اشباع ناحیه لغزش به درستی نمی توانند پاسخگوی مساله باشند. از این رو در این تحقیق دو مدل از مهندسی خودرو و آنالیز المان محدود –که محدودیت های فوق را ندارند- جهت بررسی مساله, مورد استفاده قرار می گیرند. مهندسی خودرو بدلیل کار با لغزش های زیاد توانایی پیش بینی دینامیک حرکت را در ناحیه اشباع داراست. در نهایت با عنایت به نتایج بدست آمده, تئوری های تیر, بریستل و آنالیز المان محدود تطابق بسیار مناسبی با نتایج آزمایشات عملی نشان دادند. در تحقیق پیش رو چرخ S1002 در تماس با ریل UIC60 قرار داشته و در سرعت های اولیه 30, 60, 100 و 140 کیلومتر بر ساعت ممان ترمزی اعمال می گردد.